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植物根系分泌物研究综述

山东林业科技 2005年第5期 总160期 SHANDONGFORESTRYSCIENCEANDTECHNOLOGY 2005.No.5文章编号:1002-2724(2005)05-0063-05

植物根系分泌物研究综述

解文科,王小青,李 斌,林锦波,郭丽丽,孔 斌

(临沂市林业局 276000)

摘要:简要介绍了根系分泌物的种类、数量;综合论述了根系分泌物的分泌特性、生理及分子生物学基础和根系特定分泌物对土壤养分有效性的影响;讨论了根系分泌物的影响因素和根系分泌的部位及根系分泌物在土壤中扩散的范围。并阐明了根系分泌物与根际养分的活化及吸收、异株克生的关系,以及与土壤固氮微生物及连作障碍的关系。

关键词:根系;分泌物;环境胁迫;养分有效性;特异性分泌物

中图分类号: S718.43 文献标识码:A

Abstract:Thepaperbrieflyreviewsthespeciesandquantityofplantrootexudates.Thenexudationcharacteristic,physiologyandmolecularbiologyfoundationofrootexudatesaswellastheinfluenceofsoilnutrienteffectivenessbysomeexudatesofrootsarediscussed.Finallylargesectionsarefocusedonthefactorsaffectingrootexudation,thesitesofexudation,zoneofsoilinfluencedbyexudates.

Keywords:root,exudates,effevtiveness,environmentalstress,specialeducates 在植物生长过程中,根系不仅从环境中摄取养分和水分,同时也向生长介质中分泌质子,释放无机离子,溢泌或分泌大量的有机物。这些物质和根组织脱落物一起统称为根产物(rootproducts)[1,2],即根分泌物。早在18~19世纪,人们(plenk1795;decandolle,1830)就观察到根系分泌物对邻近植株的促生和抑制作用。但是直到20世纪50年代人们认识到根系分泌物与促进植物生长的固氮等的互利关系时,这个领域的研究变得异常活跃,以后根系分泌物的性质及生物间的相生相克关系等逐渐被人们认识。

有机酸

表1 根系主要分泌物*

类别碳水化合物氨基酸

种类

葡萄糖、果糖、蔗糖、木糖、麦芽糖、鼠李糖、阿拉伯糖、棉子糖、低聚糖亮氨酸 异亮氨酸、缬氨酸、-氨基丁酸、r谷氨酰胺、 -丙氨酸、天冬酰胺、色氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、胱氨酸、半胱氨酸、苷氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、赖氨酸、脯氨酸、蛋氨酸、色氨酸、丝氨酸、 -丙氨酸、精氨酸酒石酸、草酸、柠檬酸、苹果酸、乌头酸、丁酸、戊酸、玻珀酸、延胡索酸、丙二酸、乙醇酸、乙酸、丙酸、羟基乙酸

硫酸酶、转化酶、淀粉酶、蛋白酶、多聚半乳糖醛酸酶、吲哚乙酸氧化酶、硝酸还原酶、蔗糖酶、尿酶、接触酶

其他化合物

生物素、硫胺素、泛酸(盐)、烟酸、胆碱、次黄(嘌呤核)苷、对-氨基苯酸、氨基末端甲基烟酸生长素、脱氧-5-黄酮、类黄酮、异类黄酮

根系分泌的五类毒素

苯丙烷类、乙酰配基类、类萜、甾类、生物碱类

1 研究现状

1.1 根系分泌物的组成和种类

1.1.1 根系分泌物广义上是指根系生长过程中释放到介质中的全部有机物质,但有时候狭指通过溢泌作用进入土壤中的可溶性有机物。广义上的根系分泌物主要包括下列4种类型:(1)渗出物:为由细胞中被动地扩散出来的一类低分子量的化合物。(2)分泌物:由于代谢过程细胞主动释放的物质。(3)粘胶质:包括根冠细胞、未形成次生壁的表皮细胞和根毛分泌的粘胶状物质。(4)分解和脱落物:成熟根段表皮细胞自分解产物、脱落根冠细胞、根毛和细胞碎片。1.1.2 根系分泌物的种类繁多,不同植物的种类和数量也有一定的差异。质子和无机离子是根系分泌物成分之一,对根际土壤的PH值及氧化还原电位有一定的调节作用,进而可以影响营养元素在根际的有效性。根系分泌物中的低分子物质种类繁多,主要包括低分子量的糖、氨基酸、有机酸及某些酚类物质(主要分泌物列表1)。

从表1中可以看出,植物根系分泌物的种类是相当多的,而且因作物种类而异。多数学者认为,豆科作物根分泌有较多的有机氮化合物,其中包括多种氨基酸和酰胺。禾本收稿日期:2005-07-11

*主要资料来源基于Rovira(1965年),作者有增添补充

科作物的根分泌物有较多的含碳有机化合物,如糖类和有机酸等,而有些植物根系的分泌物还具有严格的专一性,如燕麦根能分泌7-羟基-6-甲氧基香豆素,苹果能分泌根皮苷,苜蓿根能分泌皂角苷,玉米的根分泌物却为含氮和不含氮的有机化合物。

1.2 根分泌物的分泌特性及根分泌的生理和分子生物学基础

1.2.1 根分泌物的分泌特性

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